基于山区公路路线设计
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摘要: 随着国民经济的发展，交通基础设施建设的加快，山区道路建设也日益紧迫。山区公路选线的特点是山高谷深，高差大，地形、地质复杂，工程艰巨，可比选方案多。本文笔者结合工作经验，从选线的原则、平面设计、纵面设计、构造物的布设、环境保护问题等几个方面探析了山区公路路线设计。
关键词：山区，公路路线设计
一、选线的原则
公路线形是构成公路的骨架,它支配着整个公路规划、设计和施工。线形设计良好与否,对行车安全、舒适、经济、协调、美观等都具有决定性影响。线形选择涉及诸多因素,如线形指标、工程造价、地形条件、景观协调、运营效益等等。因此,路线设计要综合考虑平、纵、横3者的关系,恰当地掌握标准,做到平面顺适、纵坡均衡、横面合理。
（一）山区公路选线的特点
山区公路选线的特点是山高谷深,高差大,地形、地质复杂,工程艰巨,可比选方案多。在地形方面,路线平、纵、横3个方面均受到约束;在地质方面,山区土层薄、岩层厚,岩层产状和地质构造变化复杂,影响线位布设;在气候方面,山区暴雨多、山洪急,溪流水位变化幅度大,是公路定线中不可忽视的因素。因此,在山区选线必须深入调查,认真勘测,精心研究,综合考虑,解决好越岭的垭口、展线的方案等重大问题。
山区公路布线主要有沿河(溪)线、山腰线、越岭线和山脊线。选线应在充分理解路线标准的前提下,根据地形、地质、气候情况,准确地把握好路线的各项技术指标。使用最短的路线长度实现最大的综合效果为佳,比如路线标准高、构造物少、造价省等。
（二）山区沿河(溪)线的选择
沿河(溪)线的选择,要处理好河岸的选择、线位高低和跨河换岸地点3者间的关系。利用有利地形,避开工程艰巨和不良地质路段,如泥石流、滑坡、崩塌、岩溶、岩堆、泥沼、冻土等等。如国道连平北段K2328～K2333路段,由于当时选线线位不够合理,过于靠近山体,造成施工后山体崩塌以致于要进行大面积的高边坡治理,增加了1千多万元投资观测了二三年也未能确定一个合理的处理方案。倘若避开开挖山体,傍河建1小段栈桥或半边桥,这样对投资及环境保护就更加有利,也减少了日后运营的安全隐患。在这些特殊路段,就应做多个路线比较方案,进行全面的比选。又如跨河换岸时,一般情况下以选择横坡平缓的河岸为佳。有些河岸横坡虽然平缓,但地质不良,岩层倾向于路线,开挖后易产生顺层滑塌的病害,而对岸虽横坡稍陡,但岩层背向于路线,开挖后不易产生顺层滑坡,路线走向则应选择后者。所以跨河换岸时,要特别注意地质情况的好坏,不能单凭横坡陡缓来决定采用哪一岸的问题。
（三）大高差、短直线距离路段展线的升降坡问题
在山岭区选线,经常遇到从山坡脚到山垭口的相对高差较大,而直线距离较短的地形,如何利用有利地形展线是选线成败的关键。在这些区域,一般要利用突出的山梁螺旋展线升降坡并借助修建桥梁、隧道等构造物才能解决问题,如果没有突出的有利山梁地形时,也可以利用山凹螺旋展线升降坡及修建桥梁等构造物来实现。比如国道某线连南至连山段改建工程K596的回头弯处新旧路的接顺处理,相对高差较大,如果旧路在回头弯处设1座小桥跨过新路,将大大减少支线的工程量和建设用地,比现在实施的旧路另行展线辟新的支线接顺方案更经济和实用。
（四）越岭线垭口的选择问题
越岭路线选线时,应结合水文地质情况处理好垭口选择、过岭标高和垭口2侧路线展线方案3者间的关系。垭口是越岭线方案的重要控制点。垭口最好选择与路线总走向一致且标高较低和2侧利于展线的垭口,可缩短公路里程。不需展线或少量展线而又靠近路线总走向的较低垭口为最理想。但有的垭口虽然在路线总走向的位置上,但从垭口到山脚间的距离较短,高差也较大,需要长距离展线时,反而不如展线条件好,离开路线总走向稍远的垭口。有的垭口虽然相对高差较大,但如垭口2侧有较开阔的山坡或山谷可用来展线,或可采用稍长的隧道以降低越岭的海拔标高时,可大大缩短公路运输里程,营运经济效益显著,亦应认真考虑,仔细比选。国道路段K2430～K2436的隧道路段就是出于这个考虑来设计的。
二、平面设计
山区公路的路线平面布设与平原区及微丘区公路有很大区别,平原区及微丘区公路地形条件单一,限制条件较少,一般采用交点直线法定线可提高效率。山岭重丘区地形条件复杂,路线布设时限制条件很多,若采用交点直线法,定线效率就很难提高,而且线形往往显得呆板,与地形的符合性差,平纵横组合不佳。故在山岭重丘区定线,应采用曲线定线方法,使线位布设与沿线地形吻合,减少高填深挖,保证一定路段的平面线形指标均衡。这样,就要充分利用好缓和曲线,做到因地制宜,灵活运用。缓和曲线的灵活运用,可以避免直线和圆曲线组合的不足,克服单纯使用直线和圆曲线组合确定的平面线形与实际地形不符的问题。再者,山岭重丘区平面线位布设时,相邻圆曲线之间的夹直线长度往往不能符合要求,采用曲线定线法时,缓和曲线的灵活设置,可使曲线径向对接,线形圆顺,还可以灵活调整曲线长度,避免圆曲线间短直线的不足,使线形较好地与地形吻合,达到有效克服地形地物障碍的目的。
三、纵面设计
纵断面设计比较突出的是竖曲线半径的选取和平竖曲线个数比或2者的一一对应关系问题。
（一）凸形竖曲线半径设置
山区公路由于受地形地貌等因素的制约,连续小半径短平曲线与连续大纵坡小半径竖曲线的组合时常出现。这种情况下很容易做到平纵一一对应,满足规范要求。但这种组合往往忽略了视距要求。由于受地形地貌和茂密植被的影响,驾驶者视觉范围较小,当采用上述平纵组合时,本身平纵指标较低,难以判断前方路线去向,若出现纵面上的断背曲线,对行驶安全更为不利。而这种情况下往往难以通过调整平曲线半径来解决。此时,宜在不过多增加工程量的前提下适当加大凸曲线半径,以便增大视距,保证在曲线上任何一点均能看清前方平曲线的变化,保证行车安全。也就是说,在条件允许的情况下,应适当选取较大的凸曲线半径。
（二）凹形竖曲线半径设置
一般凹曲线半径容易满足规范要求,但有时设计者往往为了追求凹凸曲线指标的均衡,增大凹曲线半径。这样势必造成工程量增加,对造价控制不利。而且由于山区公路纵坡较大,起伏频繁,凹曲线半径设置过大,比如国道某段K2168+740～850等路段就由于这些原因导致填土高达48m,增加了防护及排水设施。如果在挖方路堑路段,对大多采用集中排水方式的山区公路来说,可能会因排水困难而对行车安全不利。因此,在设计中不宜一味追求高指标而增大凹曲线半径。
四、构造物的布设
山区公路构造物占路线长度比例较大,由于受地形、地质和气候条件制约,山区公路构造物的技术指标一般较高,如桥梁、隧道、大挡墙等。但通道、涵洞等小型构造物的比例有时却没有达到平原区3～5道/km的标准,主要是考虑一种构造物往往兼顾多项功能,在设置合理的情况下,多项功能容易同时实现。如国道某路段K2341+713处的通道设置就兼顾多项功能。因此,山区公路构造物的布设,要遵循安全、适用、经济和美观的原则,合理设置。另外,构造物的布设关系到整个公路工程的成败。随着设计阶段的进一步深入,在各设计阶段,山区公路构造物的确定表现为极大的变数,随着路线方案的逐步深化,构造物的多寡和规模与设计之初甚至面目全非。所以,构造物方案应随各设计阶段路线平、纵、横断面的不同精度动态调整。比如,根据实际有些路段是否可以采用小桥取代大挡墙,设置通道同时考虑排灌功能等等。
五、环境保护问题
环境保护工作目前越来越受到人们的重视,山区公路建设开挖土地和山坡面积较大,对沿线的环境影响也大。一般山区公路沿线的水土、生物等资源开发规模相对较小、程度低,沿线生态环境和人文景观保护相当完好,因此公路设计和建设过程中,要重视公路沿线的环境保护,减少对生态环境和人文景观的破坏。设计过程中应重点考虑水土保持、森林资源和野生动植物的保护、合理规划公路建设中废弃物的处理,净化公路2侧的环境,保护好河道和水库,防止水污染。在选线时既要注意充分利用地形坚持少占耕地、少占河道、少破坏植被,合理保护水源,避开可能妨碍重大科学文化价值的地质构造和人文遗迹,还要做好建筑环境和行车环境设计,特别是绿化美化设计,做到线形美观、路景协调。另外,在设计时应做到环境保护工作必须与公路建设同步进行。国道路段的改建在设计中就比较注意路线技术指标与沿线地形条件相互协调及环境保护方面的工作,全线58km分南北2段,根据沿线地形条件,南段采用山岭重丘一级公路技术标准,北段采用山岭重丘二级公路技术标准,而且采用整体式和分离式2种路基宽度,充分利用地形,减少对生态环境的破坏,同时对沿线边坡及有条件路段的中央带进行绿化,效果较为理想。
六、结语
总之，山区公路路线设计是公路设计中非常重要的关键环节,路线设计的好坏,影响到公路路网结构的合理、汽车运营的安全舒适、线形指标的合理、工程造价的控制、地形景观的协调等等。设计中应把握好最佳线形选择的科学指标,合理采用路线标准,较客观地选择出综合考虑各主要影响因素的公路最佳路线线形方案,使用最短的路线长度实现最大的综合效果。
参考文献：
[1]祁文斌.路线设计对交通安全的影响分析.青海科技,2011.
[2]于林.路线设计安全性评价.中国科技博览,2010.
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